泵蓋機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計

1、機械制造技術基礎課程設計遼車學院機械制造技術基礎課程設計說明書設計題目：泵蓋機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計學 院：機電學院系 別：機械系專 業(yè)：機械設計制造及其自動化學生姓名：學號指導教師：“機械制造技術基礎”課程設計任務書設計者： 溫鑫學號： 0612100201設計題目：泵蓋機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計工藝文件編制（批量1萬件/年） 序言機械制造工藝學課程設計是進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的 綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。通過這次課程設計，了解并認識一般機器零件的生產工藝過程， 鞏固和加深 已學過的技術基礎課和專業(yè)課的知識， 理論聯(lián)系實際，對將從事的工作進行一次

2、適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個 良好的基礎，并且為后續(xù)課程的學習大好基礎。一、零件分析（一）零件圖 h耨杵不允許帝飆野孔等軾陪.*2. 去書剌銳邊。'3. 非如工農面徐如竟?jié)q.HT20-4O“'M豬件袱艸購、$1¥O-譏翳現(xiàn)也1沖加丄耒面報瞋葩（二）零件工藝分析分析零件圖可知，泵蓋圖的各表面均要求銑、磨、切削加工，©7mm * 18和5mn?L的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，為保證孔的加工精度， 可先用鉆頭在套筒的中間鉆出一個 4m m的通孔。然后再在該孔的基礎上近一步 向外擴，直至達到精度要求，其余的表面

3、用銑磨的方法加工。除此外，其他表面 的加工精度要求均不太高，不需要高精度機床加工，一般通過銑削的粗加工就可 以達到加工要求。而主要加工表面雖然加工精度相對較高， 但也可以在正常的生 產條件下，采用較經濟的方法保質保量的加工出來。（三）主要加工表面加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等級表面粗糙度Ra/卩m泵蓋圖左端面71IT83.2泵蓋圖右端面71IT812.5泵蓋圖側面13IT812.57mm孔*7IT712.5© 18mn孔*180°.°27IT71.6© 5mm孔帖嚴2IT71.6、毛坯選擇（一）選擇毛坯根據(jù)該零件的形狀可以看出屬于盤套類零件。 該零件

4、的材料選為45鋼即可, 由于該零件在工作時受力不大，所以通常采用鑄鐵件。由于該套筒的尺寸不大， 且生產類型屬于大批量生產，為提高生產率和鑄件精度，宜采用模鍛方法制造毛 坯。毛坯成形方法的選擇也應遵循功能性原則、經濟性原則和可行性原則。（二）確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量經查表可知，要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下各項因素。1 、公差等級有泵蓋圖的功能和技術要求，確定該零件的公差等級為普通級。2 、鑄件重量由實物成品零件可初步估計機械加工前鑄件毛坯的重量大約為6kg。3 、零件的材質系數(shù)由于該零件的材料為45鋼，是碳的質量分數(shù)小于 0.65%的碳素鋼，故該零 件的材質系數(shù)屬M1

5、級。4 、零件表面的粗糙度由零件圖可知，該套筒各加工表面的粗糙度Ra均大于等于0.8卩m根據(jù)上述因素，可查表確定該零件的尺寸公差和機械加工余量，查得結果列于下表中。（三）毛坯尺寸公差及機械加工余量項目/mm機械加工余量/mm尺寸公差/mm備注孔徑輔0表 2-103.0表 2-14孔徑*18啊8：027表 2-102.5表 2-14孔徑*55滬2表 2-102.0表 2-14泵蓋圖端© 71表 2-10面2.0表 2-14泵蓋圖側面13表 2-102.0表 2-14三. 定位基準的選擇定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。（一）精基準的選擇根據(jù)該泵蓋圖的技術

6、要求和裝配要求， 選擇泵蓋圖右端面和軸孔 V8mmf乍為精基準，零件上的很多表面都可以采用他們作基準進行加工，即遵循了 “基準統(tǒng)一”原則。軸孔'18mm勺軸線是設計基準，選用其精基準定位加工套筒各端面和 各表面，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。 選用泵蓋圖左端面作為精基準同樣是遵循了 “基準重合”的原則，因為該零件在 軸向方向上的尺寸多以該端面作設計基準； 另外，為了避免在機械加工中產生加 緊變形，根據(jù)加緊力垂直于主要定位基面，并應作用在剛度較大部位的原則。（二）粗基準的選擇作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。對該零件可以 選擇78mm勺

7、外圓面或軸孔的左端面作粗基準。采用 18mn外b圓面定位加工內孔 可保證孔的壁厚均勻。四. 工藝路線的擬定（一）表面加工方法的選擇根據(jù)泵蓋圖零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各 表面的加工方法，如下表：加工表面尺寸精度等級表面粗糙度Ra/卩m加工方案備注泵蓋圖左端面IT83.2粗車一半精車一一精車表1 8泵蓋圖右端面IT812.5粗車一半精車一一精車表1 8泵蓋圖側面IT812.5粗車一半精車一一磨削表1 6© 9mn孔IT712.5粗鏜半精鏜精鏜表1 7© 18mn孔IT71.6粗鏜半精鏜精鏜表1 7© 5mn孔IT71.6粗鏜半精鏜精鏜表1

8、 7（二）加工階段的劃分該零件加工質量要求較高，夸獎加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工 幾個階段。在粗加工階段，首先將精基準（泵蓋圖右端面和軸孔）準備好，使后續(xù)工序 都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑泵蓋圖各端 面、各表面及對軸進行鉆孔，并在半精加工階段對鉆孔進行外擴成©18mm ©7mm和5mm的孔和完成泵蓋圖兩端面的精銑加工。在精加工階段，進行泵蓋圖兩端 面的磨削加工。（三）加工順序的安排具體方案：基準加工-主要表面粗加工-鉆孔-主要表面精加工論證：此方案在同時進行粗加工后，進行鉆孔，在鉆孔后對零件各表面進行 精加工，即滿足了設計要求又節(jié)省

9、了時間。1. 機械加工工序1.1 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準一一泵蓋圖右端面和軸孔18mm1.2 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工續(xù)。1.3 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面一一泵蓋圖右端面和軸孔18mrm后加工次要表面。1.4 最后進行精加工。2. 熱處理工序鑄造成型后切邊，進行熱處理，硬度為 hb170-241，泵蓋圖兩端面在精加工 之前進行局部高頻淬火，提高其耐磨性和在工作中承受沖擊載荷的能力。3. 輔助工序粗加工泵蓋圖兩端面和熱處理后， 安排校直工序；在半精加工后，安排去毛 刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上述，該泵蓋圖

10、工序的安排順序為：基準加工一一主要表面粗加工及一些 余量大的表面粗加工一一主要表面半精加工和次要表面加工一一熱處理一一主 要表面精加工。（四）確定工藝路線在綜合考慮上述工序安排原則的基礎上，該零件的工藝路線如下表：工序號工序名稱機床設備刀具量具1粗銑泵蓋圖兩端面立式銑床端銑刀游標卡尺2鉆通孔鉆床麻花鉆卡尺3粗擴、精擴、較© 18、*7、*5 孔四面組合鉆床麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī)4半精銑泵蓋圖兩端面立式銑床端銑刀游標卡尺5粗銑$71表面立式銑床銑刀6半精銑*71表面立式銑床銑刀7粗銑、半精銑*7孔兩端面立式銑床端銑刀游標卡尺8去毛刺鉗工臺平鋰9中檢塞規(guī)、百分表、卡尺等10磨削外

11、表面平面磨床砂輪游標卡尺11清洗清洗機12終檢塞規(guī)、百分表、卡尺等（五）工序的集中與分散該零件是生產類型為大批量生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具， 以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時 間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面， 有利于保證各加工表面之間的相對 位置精度要求。五、工序內容的擬定（一）、工序尺寸和公差的確定1. 加工泵蓋圖兩端面至設計尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的確定第1、2兩道工序的加工過程為：（1）以左端面B定位，粗銑右端面A,保證工序尺寸R;（2）以右端面定位，粗銑左端面，保證工序尺寸 P2；（3） 以左端面定位，半精銑右端面，保證

12、工序尺寸P3,達到零件圖設計尺寸L的要求，L=71mm由下圖可找出工藝尺寸鏈(1 ) 由上圖可知，P3+P2+P仁L=71mm(2) 在設計時可以用Pi'作為粗加工時的工序尺寸、用 乙作為半精銑余量，其中半精銑余量可通過查表得知 乙=1mm則Pi =( 71+1)mm=72mm由于工序尺 寸是在粗銑加工中保證的，因此粗銑工序的經濟加工精度等級可達到B面的最終加工要求一一IT8，因此確定該工序尺寸公差為IT8，其公差值為0.054mm故 Pi =( 72± 0.027)mm(3) 同樣用乙表示粗銑余量，由于B面的加工余量是經粗銑一次切除的，故 乙等于B面的毛坯余量，即 乙=2m

13、m R“=( 72+2)mm=74mm由表1-20確定該 粗銑工序的經濟加工加工等級為IT9，其公差值為0.087mm故R “=( 74± 0.043)mm(4) Z3為P1的精銑余量為驗證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對加工余量進行校核(1) 余量Z3的校核，在圖中所示尺寸鏈中Z3是封閉環(huán)，故Z3max=Plmax P1min “=72+0.027 ( 71 0.3)mm=1.327mmZ3min=Rmin Pimax =72 0.027 ( 71+0) mm=0.973mm(2) 余量Z2的校核，在圖中所示的尺寸鏈中 乙是封閉環(huán)，故Z2maX=Plmax Pimin =74+

14、0.043 ( 72 0.027)mm=2.07mmZ2min=Pmin Pimax =74 0.043 ( 72+0.027) mm=1.93mm余量校核結果表明，所確定的工序尺寸公差是合理的。2. 鉆一擴一鉸18mm 7mm和5mnfL的加工余量、工序尺寸和公差的確定由表2-29可查得，18mmfL的精鉸余量Z=0.08mm粗鉸余量Z=0.1mm 鉆 孔：Z=19mm查表1-20可依次確定確定各工序尺寸的加工精度等級為，精鉸： IT8 ;粗鉸：IT10 ;鉆：IT12。根據(jù)上述結果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工 步的公差值分別為，精鉸：0.033mm 粗鉸：0.052mm 鉆：0.21mm

15、同樣的方法可查出 YmmL的公差值分別為，精鉸：0.035mm ;粗鉸：0.1mm 鉆：0.25mm(二)設備工藝裝備的選擇1. 機床設備的選用在大批量生產條件下，可以選用高效的專用設備和組合機床， 也可選通用設 備。所選用的通用設備應提出機床型號， 所選用的組合機床應提出機床特征， 如 “四面組合機床”。2. 工藝裝備的選用工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片中應簡要寫出他們的名稱， 如“鉆頭”、“百分表”、“車床夾具”等。因該零件是生產類型為大批量生產，所選用的夾具均為專用夾具。(三) 切削用量的的選擇1. 粗銑套筒兩端面該工序分兩個工步，工步1是以B面定位，粗銑A面；工步2是以A

16、面定位, 粗銑B面。由于這兩個工步是在一臺機床上經一次走刀加工完成的， 因此它們所 選用的切削速度V和進給量是一樣的，只要背吃刀量不同。（1）背吃刀量的確定工步1的背吃刀量aPi取為乙，乙等于A面的毛坯總余量減去工序2的余量乙，即乙=2.5mn 1 mm=1.5mm而工步2的背吃刀量ap2取為乙，則如前所已知Z2=2mm 故 ap2=2mm（2）進給量的確定由表5-7知，按機床功率為510kw工件一一夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進給量 f z取為0.12mm/z。（3）銑削速度的計算由表5-9知，按端銑刀、d/125/14的條件選取，銑削速度v可取為1000vn =40.5m/mi

17、n。由公式 二d可求得該工序銑刀轉速，n =1000 40.5m/min/ 二 125mm =103.2r/min，參照表 4-15 所列 X51 型立式銑1000vn 床的主軸轉速，取轉速n=100r/min。再將此轉速代入公式二d ，可求得該工序的實際銑削速度v = n 二 d /1000 =100r / min ： ： ： 125mm/1000 = 39.25m / min。2. 半精銑泵蓋圖左端面（1）背吃刀量的確定，取 ap=Zs=1mm（2）進給量的確定由表5-8知，按表面粗糙度Ra2.5卩m的條件選取，該工序的每轉進給量f取 為 0.4mm/r。（3）銑削速度的計算由表5-9知，

18、按鑲齒銑刀、d/z=125/14、f廣f/z=0.08mm/z的條件選取，銑削速度v取為46.6m/min，由公式n =1000v：d可求得銑刀轉速n= 1000x46.6m/ mi n/兀 x125mm =183.12r / min，參照表 4-15 所列立式銑床的主 軸轉速，取轉速n=100r/min。再將次轉速代入公式（5-1 ） n =1000v/二d，可求 出該工序的實際銑削速度v = n 二 d /1000 =100r / min ： .： ： 125mm/1000 = 39.25m / min 。3.鉆、粗鉸、精鉸16mn?L（1）鉆孔工步1 ）背吃刀量的確定a p=14.8mm

19、2）進給量的確定 由表5-22知，選取該工步的每轉進給量f 二 0.18mm/ r。3 ）切削速度的計算 由表5-22知，按工件材料為45的條件選取，切削速度v可取為24m/min。由公式n =1000v/二d可求得該工序鉆頭轉速 n=516.44r/min，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速 n=960r/min。再將此轉速代入公式n "OOOv/二d，可求出該工序的實際鉆削速度v=n二d/1000 =960r/min x二x14.8mm/1000 = 44.61m/min（2）粗鉸工步1 ）背吃刀量的確定 取ap=0.16mm2）進給量的確定 由表5-31知，選

20、取該工步的每轉進給量f 二 0.5mm/ r。3 ）切削速度的計算 由表5-31知，切削速度v可取為3m/min。由公式n /OOOv/二d可求得該工序鉸刀轉速n=63.86r/min ，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=97r/min。再將此轉速代入公式n =1000v：d，可求得該工序的實際切削速度v=n二d/1000 =97r/min x二x14.96mm/1000 = 4.56m/min。（3）精鉸工步1 ）背吃刀量的確定取ap=0.04mm2 ）進給量的確定 由表5-31知，選取給工步的每轉進給量f = 0.5mm/ r。3 ）切削速度的計算 由表5-31知，切

21、削速度v可取為4m/min。由公式n NOOOv/二d可求得該工序鉸刀轉速n=84.93r/min ，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=195r/min。再將此轉速代入公式n dOOOv/二d ,可求得該工序的實際切削速度v = n 二 d/1000 =195r/min x二 x15mm/1000 = 9.18m/min用同樣的方法即可計算出£4mn和80mmfL工序的切削用量及切削速度4）切削速度和進給量的校核刀具的每分鐘進給量f叭刀具轉速n進給量f之間的關系為fm二時，由此可分別求出鉸孔的每分鐘進給量，即鉸孔=97r / min x0.48mm/ r = 4

22、6.56mm/ min但實際計算出的m為:= °.55mm/r時，則鉸孔的每分fm =84.93r /min x0.5mm / r = 42.47mm/ min 令 鐘進給量，fm =84.93r/min x0.55mm/r =46.7mm/min，這樣組合機床切削用量 的選擇原則基本相符合。綜上所述，各工位的被吃刀量和切削速度按前述保持不變，而只需將鉸孔的進給量改為fm=°.55mm/r即可。（四）工序時間的計算1. 基本時間tm的計算（1）工序1粗銑泵蓋圖兩端面根據(jù)表5-43中面銑刀銑平面的基本時間計算公式t（l ' l1 l2）/ fMz可求得該工序的基本時間

23、。由于該共許包括兩個工步，即兩個工步同時加工（詳見機械加工工藝過程卡片），故式中I =2 120mm =240mm，l23mm，取|2 =2mm ；h =0.5 (d - ；d )粗鉸工步 -a；) (13)=0.5漢(120J1202 -1202 )+2mm = b.5漢(120 0)+2】mm = 62mmfMz 二 fxn 二 fzxZxn = 0.3mm/zx14z/rx100r/min = 420mm，將上述結果代入公式tj =(|11|2)/仏，則該工序的基本時間tj 二(240mm 62mm 2mm)/ 420mm/ min 二 0.72min 二 43s。(2) 工序2半精銑泵

24、蓋圖左端面同理，根據(jù)表5-43中面銑刀銑平面的基本時間計算公式可求出該工序的基 本時間。式中I =120mm；h =62mm;l2 =1 3mm,取 12 = 2mm,fmz = fn = 0.4mm/rx100r/min = 40mm/ min將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj " h Mmz=(120mm 62mm 2mm) /40mm/min =4.6min 二 276s(3) 工序3鉆、粗鉸、精鉸 16mm孔1 )鉆孔工步根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式tj =L/f(l l1 l2)/fn求得。式 中D14 8l = 16mm; l2 = 2mm; h cot

25、 Kr (1 2)cot 54° 2mm = 7.362 2f =0.18mm/r; n=960r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間為根據(jù)表5-41知，鉸圓柱孔的基本時間可由公式tj 二 L/fn = (ll2)/fn 求tj =(20mm 7.36mm 2mm)/(0.18 mm/r 960r/min) =0.24min =14.4s 2得。式中卜l2由表5-42按kr =150、ap =( D-d)/2 = (14.96mm T4.8mm) / 2 = 0.08mm 的條件杳得h = 0.37mm;丨2 =15mm;而l =31mm; f = 0.5mm/ r;n

26、= 97r / min 將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj = (31mm 0.37mm 15mm)/(0.5mm/rx97r/min) = 0.96min = 57.4s )精鉸工步同上，根據(jù)表5-41可由公式tj = L/fn = (I l1 I2)/ fn求得該工步的基本時間。h、l2由表5-42按kaP=(D -d)/ 2 = (15mm-14.96mm)/2 = 0.02mm條件查得h =0.19mm;l2 =13mm;而 l = 31mm; f =0.5mm/r; n = 195r /min將上述結果代入公式，則該工序基本時間tj =(31mm 0.19mm 13mm)/(

27、0.5mm/ rx195r /min) = 0.45min = 27.2s2. 輔助時間tf的計算輔助時間tf與基本時間tj之間的關系為tf =(0.150.2)tj，因此我們就取tf =0.15tj，貝咯工序的輔助時間分別為：工序1的輔助時間：tf =0.15 41=6.15 ；工序2的輔助時間:tf =0.15 269=40.35 ；鉆孔工步的輔助時間：tf =0.15 13.1=1.96 ；粗鉸工步的輔助時間：tf =0.15 56.3=8.44 ；精鉸工步的輔助時間：tf =0.15 27 =4.05 ;3. 其他時間的計算除基本時間與輔助時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時

28、間、 休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于該零件的生產類型為大批量生產， 分攤到每個工件上的準備與終結時間就非常少了，可忽略不計；布置工作地時間tb是作業(yè)時間的2%7%休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%4%我們可取 3%則各工序的其他時間佻)可按關系式(3%+3%F(tj+tf)計算，它們分別 為：工序 1 的其他時間：tb t 6% (43 6.4 2.964s ;工序 2 的其他時間：tb tx=6% (276 41)= 19.02s ;鉆孔工步的其他時間：tb tx =6% (14.4 2.060.987s ;粗鉸工步的其他時間:tb tx = 6% (57.4 8.51) = 3.95s;精鉸工步的其他時間: